Spinel

Spinel (spinel właściwy) – minerał z gromady tlenków, zaliczany do grupy spineli. Należy do grupy minerałów rzadkich. Pod względem chemicznym jest to podwójny tlenek magnezu i glinu^[3].

Spinel

Właściwości chemiczne i fizyczne
Skład chemiczny	MgAl2O4
Twardość w skali Mohsa	7,5-8
Przełam	muszlowy, nierówny, zadziorowaty
Łupliwość	niewyraźna według {111}, brak[1]
Pokrój kryształu	kryształy izometryczne (ośmiościany lub dwunastościany rombowe)
Układ krystalograficzny	regularny, m3m[2]
Właściwości mechaniczne	kruchy[1]
Gęstość	3,5–4,1 g/cm³
Właściwości optyczne
Barwa	czarna, niebieska, czerwona, fioletowa, zielona, brązowa, różowa, brunatna, złota, pomarańczowa, żółta, bezbarwny
Rysa	biała
Połysk	szklisty, jedwabisty[1], matowy lub lekko tłusty
Współczynnik załamania	1,71–1,76
Inne	izotropia, luminescencja – niekiedy żółtozielona, czerwona, pomarańczowa, najczęściej brak, pleochroizm – brak

Nazwany w 1779 roku przez Jeana Demeste od łacińskiego spinella = „mały cierń”, nawiązując do jego ostrych ośmiościennych kryształów^[2][4].

Właściwości

Wykształcenie

Spinel tworzy kryształy izometryczne, zwykle w formie ośmiościanów lub rzadziej, dwunastościanów rombowych. Kryształy te często wykazują zbliźniaczenia zgodne z tzw. prawem spinelowym względem ściany {111}. Występują najczęściej jako wrosłe kryształy o zbliźniaczonej budowie, a ich krawędzie mogą być lekko zaokrąglone. Rzadziej spotyka się spinel w postaci skupień ziarnistych lub masywnych^[4][5][6]. W aluwiach najczęściej w formie obtoczonych ziaren^[7]. Ma stosunkowo niską dyspersję oraz nie wykazuje dwójłomości^[6].

Jest kruchy, nieprzezroczysty^[7], przezroczysty albo przeświecający^[4]. Nie rozpuszcza się w kwasach oraz jest nietopliwy^[7]. Nie topi się w płomieniu dmuchawki. Rozpuszcza się w stopionym pirosiarczanie potasu^[8].

Niekiedy wykazuje asteryzm tzw. spinel gwiaździsty, a sporadycznie efekt kociego oka^[1].
Teoretycznie zawiera 28,2% MgO i 71,8% Al
2O
3^[8].

Właściwości optyczne

Wszystkie minerały o strukturze spinelu są optycznie izotropowe i nie posiadają łupliwości. Współczynniki załamania są różne dla barwnych odmian spinelu: spinele czerwone n = 1,715-1,735; niebieskie n = 1,715-1,747; pozostałe n = 1,712-1,747^[8]. Charakterystyczne pasma absorpcji pozwalają na łatwą ich identyfikacje. Spinel czerwony 540 nm, niebieski 458 i 478 nm, słabe linie 443 i 433 nm, spinel fioletoworóżowy i bladoniebieski mają podobne widma jak spinel niebieski, lecz o wiele słabsze^[8]. W niektórych przypadkach spinel może wykazywać fluorescencję w świetle ultrafioletowym (UV). Kolor i intensywność fluorescencji mogą się różnić^[6].W Spinelu możemy niekiedy zaobserwować żółtozieloną, czerwoną lub pomarańczową luminescencję^[9]. Tworzy szereg izomorficzny z gahnitem^[4].

Odmiany

• Czerwony – najpopularniejszy kolor spinelu, spowodowany domieszką chromu; w handlu nazywany "Rubinem orientalnym" lub błędnie "balas rubin", najczęściej występuj w kolorze szkarłatnomalinowym;
  • Różowy – spowodowany niższym stężeniem chromu niż w czerwonym, odcienie od bladego do intensywnego różu.
  • Pomarańczowy – wynik połączenia domieszek żelaza i chromu; w handlu znany jako "Rubicell", występuje w odcieniach od żółtego^[7] przez subtelnie morelowy do żywej pomarańczy.
  • Niebieski – rzadka odmiana, zawdzięczająca kolor śladowym ilościom kobaltu; w handlu nazywany "Szafirowym spinelem" lub "Safirynem".
  • Fioletowy – efekt mieszanki żelaza^[5], chromu i cynku; w handlu nazywany "Ametystem wschodnim", odcienie od lawendowego do intensywnego fioletu.
  • Ciemnobruatny lub zielony zwany Picotytem – wynik połączenia żelaza i chromu^[7];
  • Czarny – wyjątkowy spinel o głębokiej czerni, zawdzięczający kolor domieszkom żelaza^[5] (Fe2+ i Fe3+) lub chromu; znany jako "Pleonast" lub "Cejlonit".
  • Zielony – spotykany rzadziej, spowodowany domieszkami żelaza lub cynku^[5]; spinel ciemnozielony bądź zielonoczarny^[5] bogaty w Fe2+ nazywany "Cejlonitem" (Cejlon)^[5] lub "Pleonastem"^[7].
  • Niebieskozielony – kolor pochodzi od cynku; w handlu nazywany "Gahnospinelem"^[7].
  • Bezbarwny – najrzadszy, czysty magnezowy spinel, przezroczysty i bez domieszek^{[7][8][6][5][9]}.

Występowanie i powstawanie

Spinel jest głównie wysokotemperaturowym minerałem metamorficznym, który powstaje w wyniku procesów metamorfizmu i aktywności magmowej. Można go znaleźć w różnych formacjach skalnych, w tym w marmurach, skarnach^[4], wapieniach marglistych^[7], skałach wapniowo-krzemianowych, metamorficznych skałach osadowych bogatych w glin (metasedymentach argillaceous), jak również w skałach magmowych, takich jak bazalty, kimberlity i perydoty^[4]. Spinel powstaje w warunkach zarówno metamorfizmu kontaktowego, jak i regionalnego, zwłaszcza w zmetamorfizowanych osadach wapiennych oraz w glinowych łupkach metamorficznych^[6][9].

Minerał ten jest odporny na wietrzenie chemiczne, co sprawia, że często można go spotkać w piasku oraz w frakcji ciężkiej skał okruchowych, takich jak żwiry, piaski i piaskowce. Ze względu na tę odporność spinel przetrwa w postaci okruchów w różnych osadach, choć występuje tam niezbyt często^[5][4]. Rzadziej spotykany w gnejsach, eklogitach oraz granulitach^[7][1]. Niekiedy występuje w pegmatytach^[1].

Współwystępuje z: forsterytem, kwarcem, oliwinem, ilmenitem, skapolitem, piroksenem, biotytem, graiftem, chondrodytem, flogopitem, dolomitem, magnetytem, cyrkonem, korundem, andaluzytem, silllimanitem oraz kalcytem^[4][8][5][1].

Odróżnianie i cechy charakterystyczne

Spinel bywa mylony z innymi kamieniami. Czerwona odmiana często jest mylona z granatem (spinel ma jednak głębszy i ciemniejszy odcień czerwieni), niebieska z szafirem, a czarna z turmalinem (spinel nie ma pleochroizmu, podczas gdy turmalin wykazuje silny pleochroizm i często ma wydłużone, prążkowane kryształy). Przez setki lat spinele uważano za rubiny lub szafiry, ponieważ oba minerały są na pierwszy rzut oka nie do odróżnienia i występują razem w złożach aluwialnych. Dopiero 150 lat temu spinel został uznany za odrębny minerał^[6][10].

Miejsce występowania

Najlepszej jakości i w największej ilości spinele występują w Azji Południowo-wschodniej. Około 90% spineli pochodzi z Birmy przede wszystkim Mogoku (występują tam czerwone i różowe okazy). Istotnymi miejscami występowania spineli są także: Tajlandia (Chanthaburi i Bo Phlo), znajdują się głównie ciemniejsze odcienie spinelu, takie jak czerwony, fioletowy i niebieski. Sri Lanka (Ratnapura, Elahera i Balangoda) słynie z barwnych spineli w odcieniach różowego, czerwonego, niebieskiego i fioletowego. Wietnam (Luc Yen, Quy Chau i An Khe) stał się istotnym źródłem spineli, szczególnie intensywnie czerwonych i różowych. Góry Pamir w Tadżykistanie dostarczają niebieskich spineli, zwanych spinelami "Badrak". Na Madagaskarze, zwłaszcza w regionie Mahenge, wydobywa się spinel w różnorodnych barwach, w tym czerwonym, różowym i niebieskim. W Tanzanii (Mahenge), wydobywa się spinele w kolorach od różowego po czerwono-pomarańczowy. Afganistan oferuje spinele w odcieniach czerwonego, różowego, fioletowego i niebieskiego. Znaczne ilości spineli można znaleźć także w Australii (Nowa Południowa Walia), Rosji, Brazylii Indiach, Kenii, Pakistanie, Kambodży i Laosie^[1]. W Ameryce Północnej przede wszystkim w Stanach Zjednoczonych, zwłaszcza w stanie Nowy Jork (gdzie kryształy z Amity osiągają masę do 14 kg), Kalifornia, Montana, Massachusetts, New Jersey, Wirginii i Karolinie Północnej^[1][8]; także w Kanadzie^[7]. W Europie spotyka się pojedyncze okazy w Norwegii (Akeru, gdzie kryształy osiągają około 3 cm), a także w Finlandii, Francji^[8], Albanii, Szwecji^[7], Włoszech i Niemczech^[6][1].

W Polsce niewielkie ilości spinelu znaleziono głównie w piaskach złotonośnych okolic Złotoryi, w aluwiach Izery w Karkonoszach^[8]. Występuje także w Rędzinach (Rudawy Janowickie), Jordanów^[8], Księgnikach, Ostrzycy Proboszczowskiej, Kletna oraz Graczach k. Niemodlina^[4]. W wierceniach rejonu Zawiercia na Górnym Śląsku, Tajna i Suwałk^[4]. W 2019 roku w kopalni granodiorytu "Łażany II" koło Żarowa i Strzegomia w obrębie wkładki marmurów stwierdzono obecność spinelu właściwego. Odkrycie to jest wyjątkowe z dwóch powodów: po raz pierwszy udokumentowano spinel właściwy w masywie Strzegom-Sobótka oraz po raz pierwszy w Polsce opisano ten minerał w skale macierzystej^[11][12]

Spinele syntetyczne

Syntetyczne spinele produkowane są od 1910 roku, kiedy to przypadkowo odkryto metodę ich tworzenia, próbując uzyskać niebieski szafir. Wytwarzane są techniką topnikową lub płomieniową i dostępne w wielu odcieniach. Choć ich właściwości chemiczne i fizyczne są identyczne z naturalnym spinelem, syntetyczne wersje są pozbawione skaz, takich jak zanieczyszczenia czy pęknięcia, co czyni je idealnymi. Często stosuje się je w jubilerstwie, również jako imitacje innych kamieni: rubinu, szafiru, akwamarynu, turmalinu, a także kamienia księżycowego. Bezbarwne syntetyczne spinele imitują diamenty i są nazywane diamentami Jourado^[13].

Zastosowanie

• stosowane do produkcji materiałów ściernych^[4];
• do produkcji łożysk, ruchomych części zegarów^[4];
• okazy przezroczyste szlifowane głównie fasetkowo – brylantowo lub schodkowo^[1];
• przeświecające spinele obrabiane najczęściej w formie kulek lub kaboszonów^[1];
• ma znaczenie naukowe – wskaźnik warunków przeobrażeń skał^[1];
• poszukiwany, wysoko ceniony kamień kolekcjonerski^[1];
• okazy słabszej jakości są stosowane do wyrobu ceramiki ogniotrwałej^[7];
• wiele odmian to cenne kamienie szlachetne o wartości jubilerskiej, są wykorzystywane do wyrobu cennej biżuterii^[7][1];

Historia

Spinele w starożytności łącznie z innymi czerwonymi kamieniami szlachetnymi nazywano „karbunkułami”. Współczesny podział wypracowano później, gdy poznano skład chemiczny kamieni. Jak dowodzą stare okazy biżuterii, w przeszłości spinel cieszył się dużą popularnością. Początkowo był on uważany za rubin, np. okaz w angielskich klejnotach koronnych („Rubin Timur” – 361 kr; „Rubin Czarnego Księcia” – 170 kr). W skarbcu koronnym szachów Iranu są dwa spinele rubinowe (500 kr i 270 kr). W Skarbcu Diamentowym na Kremlu w Rosji jest spinel rubinowy o wadze 399 kr.

Galeria

• 
  czerwony spinel na białym marmurze z Luc Yen w prowincji Yên Bái, Wietnam
• 
  czarny spinel z Rosji
• 
  niebieski okaz z Kenii
• 
  fioletowy okaz z Afganistanu
• 
  różowy spinel z Tanzanii